[发明专利]一种基于多传感器的无人机编队保持的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于多传感器的无人机编队保持的控制系统及方法，属于无人机控制领域。本发明的控制方法，获取长机和僚机绝对位置信息，获取僚机周围长机的视觉数据；基于视觉跟踪算法处理视觉数据，输出长机与僚机的相对位置估算值；基于长机的绝对位置信息和僚机绝对位置信息确定的僚机期望的相对位置，将期望的相对位置和相对位置估算值进行比较，得到误差，基于所述误差进行判定，通过高增益校正措施或相对低增益校正措施得到修正值，将僚机移动到预设的期望相对位置范围内。本发明的控制系统及方法，使得无人机在编队飞行时，能够时刻根据误差反馈对僚机的位置进行校正，保证了编队队形的整齐性，使得编队飞行成功率提高。

技术领域

本发明属于无人机控制领域，尤其是一种基于多传感器的无人机编队保持的控制系统及方法。

背景技术

无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)由于重量轻，体积小，机动性高，适应性强等优点，在当今各个领域应用越来越为广泛。随着无人机技术的日益发展，无人机从原来军用领域，逐渐进入大众视野，在民用领域大放异彩，多无人机编队、有人/无人协同编队等编队形式逐渐引起人们的关注。现有的无人机编队控制方法中，通常采用的是“长机—僚机”模式的控制方法。这种控制方法在编队飞行时，队形变换时，对于僚机的位置控制难以做到有效的保证控制的效果，有时可能会出现飞行器发生碰撞的危险。

发明内容

本发明的目的在于克服僚机的位置控制难以控制的缺点，提供一种基于多传感器的无人机编队保持的控制系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于多传感器的无人机编队保持的控制系统，包括全球定位传感器、视频传感器、传感器融合计算机和飞控计算机；

长机上设有全球定位传感器；

僚机上设有全球定位传感器、视频传感器、传感器融合计算机和飞控计算机；

所述全球定位传感器，用以获取长机和僚机绝对位置信息；

所述视频传感器用于获取僚机周围长机的视觉数据；

所述传感器融合计算机用于接收视频传感器的视觉数据，运行视觉跟踪算法处理视觉数据，输出长机与僚机的相对位置估算值；

所述飞控计算机用于接收基于长机的绝对位置信息和僚机绝对位置信息确定的僚机期望的相对位置和传感器融合计算机输出的相对位置估算值，将两者进行比较，得到误差，基于所述误差进行判定，通过高增益校正措施或相对低增益校正措施得到修正值，将僚机移动到预设的期望相对位置范围内。

进一步的，长机与僚机的相对位置估算值包括长机和僚机之间的相对距离、方位和仰角的估算值。

进一步的，通过高增益校正措施或相对低增益校正措施将僚机移动到预设的期望相对位置范围内具体操作为：

通过高增益校正措施或相对低增益校正措施确定校正量并转换为体轴速度vx、vy和vz；

飞行控制计算机将vx、vy和vz传递给僚机控制器，从而引导跟僚机进入预定位置。

进一步的，还包括修正限制器，所述修正限制器用于将修正值限定在预设范围内。

一种基于多传感器的无人机编队保持的控制方法，其特征在于：

获取长机和僚机绝对位置信息，获取僚机周围长机的视觉数据；

基于视觉跟踪算法处理视觉数据，输出长机与僚机的相对位置估算值；

基于长机的绝对位置信息和僚机绝对位置信息确定的僚机期望的相对位置，将期望的相对位置和相对位置估算值进行比较，得到误差，基于所述误差进行判定，通过高增益校正措施或相对低增益校正措施得到修正值，将僚机移动到预设的期望相对位置范围内。